JP2559248B2 - 複屈折光学系における局在偏光結合の検出装置 - Google Patents
複屈折光学系における局在偏光結合の検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は光学分野、具体的には、複屈折光学系におけ
る偏光結合を検出する装置に係る。
る偏光結合を検出する装置に係る。
集積光学系は主に光源と、光導素子、光ファイバー、
光接合部、光分離器、変調器等の系列から構成される。
これらの各種の素子の間の接続は注意して行わなければ
ならず、不要な結合を最小にするように注意しなければ
ならない。
光接合部、光分離器、変調器等の系列から構成される。
これらの各種の素子の間の接続は注意して行わなければ
ならず、不要な結合を最小にするように注意しなければ
ならない。
従来技術の説明 従来、例えば光ファイバージャイロメーターのような
光学系を分析すると、多数の特徴を測定することができ
る。これらの特徴とは、例えば損失、故障や加えられる
応力による偏光回転等である。しかしながら、従来方法
では系の故障箇所を確定したり該故障を相互に独立して
測定することはできない。
光学系を分析すると、多数の特徴を測定することができ
る。これらの特徴とは、例えば損失、故障や加えられる
応力による偏光回転等である。しかしながら、従来方法
では系の故障箇所を確定したり該故障を相互に独立して
測定することはできない。
発明の要約 本発明の目的は複屈折光学系の結合を位置決定及び測
定するために使用できる装置を提供することである。こ
の装置は非破壊測定及び現場での点検に使用することが
でき、アセンブリング中の結合を最小にすることができ
るので、特に光学系の素子のアセンブリングに使用する
ことができる。
定するために使用できる装置を提供することである。こ
の装置は非破壊測定及び現場での点検に使用することが
でき、アセンブリング中の結合を最小にすることができ
るので、特に光学系の素子のアセンブリングに使用する
ことができる。
本発明によれば、上記目的を達成すべく、複屈折光学
系における局在偏光結合を検出する装置であって、偏光
を複屈折光学系に入射させる光源と、該光学系の複屈折
軸と整列しないように配置されており該光学系から出て
来る光を受容する偏光子と、該偏光子の偏光出力を受容
すべく該偏光子の後に配置され、一方の光路が可変の光
路長を有するような二つの光路を備えた干渉計と前記可
変の光路長を前記干渉計の二つの光路長が等しくなる位
置（Xo）における光路長から変化させる手段と、前記干
渉計内に設けられており前記光路の一方を進んだ一次波
連と他方の光路を進んだ結合波連との間の干渉を検出し
可変の光路の光路長の変化を測定する手段と、前記二つ
の光路の光路長の差から算定される位置ｚの点における
結合のレベルに依存する前記干渉縞のコントラストを検
出する分析手段とを有することを特徴とする複屈折光学
系における局在偏光結合の検出装置が提供される。
系における局在偏光結合を検出する装置であって、偏光
を複屈折光学系に入射させる光源と、該光学系の複屈折
軸と整列しないように配置されており該光学系から出て
来る光を受容する偏光子と、該偏光子の偏光出力を受容
すべく該偏光子の後に配置され、一方の光路が可変の光
路長を有するような二つの光路を備えた干渉計と前記可
変の光路長を前記干渉計の二つの光路長が等しくなる位
置（Xo）における光路長から変化させる手段と、前記干
渉計内に設けられており前記光路の一方を進んだ一次波
連と他方の光路を進んだ結合波連との間の干渉を検出し
可変の光路の光路長の変化を測定する手段と、前記二つ
の光路の光路長の差から算定される位置ｚの点における
結合のレベルに依存する前記干渉縞のコントラストを検
出する分析手段とを有することを特徴とする複屈折光学
系における局在偏光結合の検出装置が提供される。
本発明の他の特徴は添付図面に関する以下の説明から
明らかになろう。
明らかになろう。
好適具体例 複屈折光学系に誘導される結合は機械的応力、例えば
結合器又は分路型の全ファイバー素子の構造の変化、あ
るいは例えば２本の光ファイバーの接続用スプライスに
おける軸の整列不備、あるいはニオブ酸リチウム上の光
ファイバー及び光素子の間のインターフェースにより生
じ得る。本発明の検出装置は、光路の体系的及び実質的
検査によりこれらの欠陥を検出及び測定するために使用
され得る。この装置は特に光学系素子間の移行部で複屈
折軸を整列させるために、複屈折光学系の素子のアセン
ブリングに特に適用することができる。
結合器又は分路型の全ファイバー素子の構造の変化、あ
るいは例えば２本の光ファイバーの接続用スプライスに
おける軸の整列不備、あるいはニオブ酸リチウム上の光
ファイバー及び光素子の間のインターフェースにより生
じ得る。本発明の検出装置は、光路の体系的及び実質的
検査によりこれらの欠陥を検出及び測定するために使用
され得る。この装置は特に光学系素子間の移行部で複屈
折軸を整列させるために、複屈折光学系の素子のアセン
ブリングに特に適用することができる。
一般に、光源からの波連（波の列）が複屈折軸の一
方、例えば低速軸に沿って伝播されるように光学系と結
合した超発光ダイオード（SLD）のような光源に組み合
わせて使用される例えば複屈折単一モード光ファイバー
のような複屈折光学系では、ファイバーの特定箇所に特
別の応力又は欠陥があると光の一部は他方の軸、即ち上
記例の高速軸に沿って進む。この欠陥から、２つの複屈
折軸に依存して異なる速度で２つの波連が光路に沿って
伝播される。光学系の出口から一定の距離があると、波
連はもはや重ならない。第１図はこの効果を示してい
る。波連は横座標x0に伝播され、横座標x1で結合され、
一次（低速）連が横座標x2に達すると結合（高速）連が
先行し、横座標ｘ′２に達する。
方、例えば低速軸に沿って伝播されるように光学系と結
合した超発光ダイオード（SLD）のような光源に組み合
わせて使用される例えば複屈折単一モード光ファイバー
のような複屈折光学系では、ファイバーの特定箇所に特
別の応力又は欠陥があると光の一部は他方の軸、即ち上
記例の高速軸に沿って進む。この欠陥から、２つの複屈
折軸に依存して異なる速度で２つの波連が光路に沿って
伝播される。光学系の出口から一定の距離があると、波
連はもはや重ならない。第１図はこの効果を示してい
る。波連は横座標x0に伝播され、横座標x1で結合され、
一次（低速）連が横座標x2に達すると結合（高速）連が
先行し、横座標ｘ′２に達する。
本発明の装置で使用される測定装置は、光が異なる長
さの２つの光路をたどり、相互間のずれにより波連を少
なくとも部分的に時間的及び空間的に一致させて干渉を
形成するように、光学系の出口で偏光子に続く干渉計を
適用する。干渉縞間のコントラスト及び光路差は後述す
るように欠陥による結合のレベル及び光学系におけるこ
の欠陥の位置に直接結びつけられる。これが本発明の装
置で使用される効果である。
さの２つの光路をたどり、相互間のずれにより波連を少
なくとも部分的に時間的及び空間的に一致させて干渉を
形成するように、光学系の出口で偏光子に続く干渉計を
適用する。干渉縞間のコントラスト及び光路差は後述す
るように欠陥による結合のレベル及び光学系におけるこ
の欠陥の位置に直接結びつけられる。これが本発明の装
置で使用される効果である。
この装置は光路、例えばファイバーに沿って可変であ
り、局在結合を形成する物理的パラメーターを特徴付け
るためにも使用することができ、このパラメーターはフ
ァイバーに加えられる圧力であり得る。
り、局在結合を形成する物理的パラメーターを特徴付け
るためにも使用することができ、このパラメーターはフ
ァイバーに加えられる圧力であり得る。
第２図に示す装置は光源１を含んでいる。この光源は
有利には広いスペクトルで光を供給する超発光ダイオー
ド（SLD）であり、短い長さ（約40μｍ）でコヒーレン
トであり、即ちレーザーにより与えられる光よりは遥か
にインコヒーレントであるが、白色光よりはややコヒー
レントである。この光源は複屈折光学系２、例えば光フ
ァイバージャイロメーターに光を供給する。測定装置は
主に光学系の複屈折軸に対して45゜に配置された偏光子
Ｐである。この偏光子に続き、光学系の２つの複屈折軸
に沿って伝播される波の間に干渉を形成するために使用
される干渉計が配置されている。図中、干渉計は半反射
ストリップＬ及び２つのミラーM1及びM2を有するMichel
son型干渉計である。これらの２つのミラー夫々M1及びM
2はストリップＬにより反射及び透過された光を受け取
る。該干渉計は更に、２つのミラーM1及びM2により反射
され、夫々分離器Ｓにより透過及び反射された光を同時
に受け取る検出器Ｄを有している。検出器Ｄの後には、
検出された干渉縞Ｃ間のコントラストを測定する検出器
により受け取られた輻射を分析するための装置４を備え
る。装置は更に、ミラーM2を変位させるための装置３を
備えている。Ｍ′２はM2の第２の位置である。
有利には広いスペクトルで光を供給する超発光ダイオー
ド（SLD）であり、短い長さ（約40μｍ）でコヒーレン
トであり、即ちレーザーにより与えられる光よりは遥か
にインコヒーレントであるが、白色光よりはややコヒー
レントである。この光源は複屈折光学系２、例えば光フ
ァイバージャイロメーターに光を供給する。測定装置は
主に光学系の複屈折軸に対して45゜に配置された偏光子
Ｐである。この偏光子に続き、光学系の２つの複屈折軸
に沿って伝播される波の間に干渉を形成するために使用
される干渉計が配置されている。図中、干渉計は半反射
ストリップＬ及び２つのミラーM1及びM2を有するMichel
son型干渉計である。これらの２つのミラー夫々M1及びM
2はストリップＬにより反射及び透過された光を受け取
る。該干渉計は更に、２つのミラーM1及びM2により反射
され、夫々分離器Ｓにより透過及び反射された光を同時
に受け取る検出器Ｄを有している。検出器Ｄの後には、
検出された干渉縞Ｃ間のコントラストを測定する検出器
により受け取られた輻射を分析するための装置４を備え
る。装置は更に、ミラーM2を変位させるための装置３を
備えている。Ｍ′２はM2の第２の位置である。
偏光子は効率を最大にするために複屈折軸に対して約
45゜の角度で光学系の出口に配置されている。この偏光
子は同一偏光に沿って波連（夫々一次及び結合波連）を
配置する。偏光子の出口において波連は伝播速度が異な
るために空間的には重なっていない。干渉計を光路に配
置し、干渉計において可動ミラーM2を変位させ、形成さ
れた干渉を分析する。
45゜の角度で光学系の出口に配置されている。この偏光
子は同一偏光に沿って波連（夫々一次及び結合波連）を
配置する。偏光子の出口において波連は伝播速度が異な
るために空間的には重なっていない。干渉計を光路に配
置し、干渉計において可動ミラーM2を変位させ、形成さ
れた干渉を分析する。
第３図は干渉計ミラーM2の変位ｘによる波連の形状を
示している。
示している。
横座標x0では干渉計の２つの光路T1及びT2は等しく、
干渉は透過された全光エネルギーに関連し、一次及び結
合波連は空間的及び時間的に一致している。
干渉は透過された全光エネルギーに関連し、一次及び結
合波連は空間的及び時間的に一致している。
２つの対称な横座標x1では光路の一方を伝播した一次
波連が他方の光路を伝播する結合波連と干渉しており、
形成された干渉はエネルギーの２分の１に関連する。光
路差は２（x1−x0）である。
波連が他方の光路を伝播する結合波連と干渉しており、
形成された干渉はエネルギーの２分の１に関連する。光
路差は２（x1−x0）である。
複屈折媒体の２つの屈折率をn1及びn2としよう。結合
点と光学系の出口に一致して配置された偏光子Ｐとの間
の距離をｌとするなら、干渉計の光路差と距離ｌとは、
関係式： ２（x1−x0）＝（n2−n1）ｌ で表される。
点と光学系の出口に一致して配置された偏光子Ｐとの間
の距離をｌとするなら、干渉計の光路差と距離ｌとは、
関係式： ２（x1−x0）＝（n2−n1）ｌ で表される。
干渉計の光路の長さの差は一次波連及び結合波連の間
のずれ、即ち結合点から複屈折光学媒体内を通る光路に
関連する。従って、結合ｚの位置は干渉計ミラーM2の変
位位置に直接関連する。干渉縞のコントラストは２つの
波の間の振幅比に関連し、従ってミラーM2の変位に関連
する横座標ｚに導入される結合に関連する。容易に測定
することができる10-3のコントラストは−60dBの非常に
低レベルの結合（光学出力10-6）に対応する。
のずれ、即ち結合点から複屈折光学媒体内を通る光路に
関連する。従って、結合ｚの位置は干渉計ミラーM2の変
位位置に直接関連する。干渉縞のコントラストは２つの
波の間の振幅比に関連し、従ってミラーM2の変位に関連
する横座標ｚに導入される結合に関連する。容易に測定
することができる10-3のコントラストは−60dBの非常に
低レベルの結合（光学出力10-6）に対応する。
光源として広スペクトル超発光ダイオード、複屈折媒
体として偏光維持単一モードファイバーを使用して得ら
れる空間的分解能は典型的には５〜10cmである。ニオブ
酸リチウムLiNbO3基板を使用する集積光導波路の場合、
この系により与えられる空間分解能は0.5mmである。
体として偏光維持単一モードファイバーを使用して得ら
れる空間的分解能は典型的には５〜10cmである。ニオブ
酸リチウムLiNbO3基板を使用する集積光導波路の場合、
この系により与えられる空間分解能は0.5mmである。
第４図は光源を光ファイバーと整列させるための方法
を示している。超発光ダイオードSLDは出力側からの光
を放出する。この光は偏光維持光ファイバーF.O.に伝播
されるべきである。このSLDからの光は２本の軸ｘ及び
ｙに沿って偏光され、光ファイバーF.O.の複屈折軸はＸ
及びＹである。第２図に関して説明した型の測定装置10
は、この光源及びファイバーを含み且つ他の素子も含み
得るこの光学系からの光を受け取る。光源の出力側に関
連するミラーM2を変位させるために、分析装置は結合に
依存して干渉を検出する。軸ｘ及びｙがファイバーの軸
Ｘ及びＹと一致しないなら、偏光結合は干渉縞の間のコ
ントラストと同様に高い。逆にこれらの軸が一致する場
合、偏光結合は干渉縞の間のコントラストと同様に相殺
される。ファイバーの端部を光源の出力側で長手方向軸
について回転させることにより、形成される干渉縞の変
化を観察し、光源の出力側の長手方向軸に関するファイ
バーの最良位置を決定することが可能である。その後、
接着を実施することができる。
を示している。超発光ダイオードSLDは出力側からの光
を放出する。この光は偏光維持光ファイバーF.O.に伝播
されるべきである。このSLDからの光は２本の軸ｘ及び
ｙに沿って偏光され、光ファイバーF.O.の複屈折軸はＸ
及びＹである。第２図に関して説明した型の測定装置10
は、この光源及びファイバーを含み且つ他の素子も含み
得るこの光学系からの光を受け取る。光源の出力側に関
連するミラーM2を変位させるために、分析装置は結合に
依存して干渉を検出する。軸ｘ及びｙがファイバーの軸
Ｘ及びＹと一致しないなら、偏光結合は干渉縞の間のコ
ントラストと同様に高い。逆にこれらの軸が一致する場
合、偏光結合は干渉縞の間のコントラストと同様に相殺
される。ファイバーの端部を光源の出力側で長手方向軸
について回転させることにより、形成される干渉縞の変
化を観察し、光源の出力側の長手方向軸に関するファイ
バーの最良位置を決定することが可能である。その後、
接着を実施することができる。
同様に、第５図は同一方法による２本の偏光維持光フ
ァイバーの整列を示しており、SLD光源は第２のファイ
バーFO2に接続されるべき第１のファイバーFO1の端部に
光を送る。第２のファイバーから放出された輻射は、上
述のような種類の測定装置10により受け取られる。２本
のファイバーが光学系の横座標ｚで結合しているゾーン
に関連するミラーM2の位置ｘで、測定装置に干渉縞が観
察される。X1及びY1がファイバーFO2の複屈折軸である
なら、一方のファイバーがその長手方向軸について回転
し且つ他方が固定されている時に干渉縞間のコントラス
トの変化を観察することにより、軸X1とX2及びY1とY2が
夫々一致する位置を決定することが可能である。次にこ
れらの２本のファイバーをこの位置で相互に接着し、接
続による偏光結合を最小にする。
ァイバーの整列を示しており、SLD光源は第２のファイ
バーFO2に接続されるべき第１のファイバーFO1の端部に
光を送る。第２のファイバーから放出された輻射は、上
述のような種類の測定装置10により受け取られる。２本
のファイバーが光学系の横座標ｚで結合しているゾーン
に関連するミラーM2の位置ｘで、測定装置に干渉縞が観
察される。X1及びY1がファイバーFO2の複屈折軸である
なら、一方のファイバーがその長手方向軸について回転
し且つ他方が固定されている時に干渉縞間のコントラス
トの変化を観察することにより、軸X1とX2及びY1とY2が
夫々一致する位置を決定することが可能である。次にこ
れらの２本のファイバーをこの位置で相互に接着し、接
続による偏光結合を最小にする。
第６図はニオブ酸リチウム上の光素子と光ファイバー
との間の接続の一例を示している。SLD光源は光分離器
Ｓの入力側に向かって光線を発生する。分離器の出力の
ひとつは偏光結合が最小になるように光ファイバーF.O.
に接続されているべきである。このために、前の例と同
様にファイバーの出力に測定装置が配置されており、こ
のファイバーからの輻射を分析する。接続の局在に対応
するファイバーM2の位置Ｘでは、分析装置による干渉縞
の観察を使用して、偏光結合が最小に減少されるファイ
バーの位置を検出することができる。同様に接合部Ｙを
光ファイバーに接続する際にもこの方法を適用すること
ができる。
との間の接続の一例を示している。SLD光源は光分離器
Ｓの入力側に向かって光線を発生する。分離器の出力の
ひとつは偏光結合が最小になるように光ファイバーF.O.
に接続されているべきである。このために、前の例と同
様にファイバーの出力に測定装置が配置されており、こ
のファイバーからの輻射を分析する。接続の局在に対応
するファイバーM2の位置Ｘでは、分析装置による干渉縞
の観察を使用して、偏光結合が最小に減少されるファイ
バーの位置を検出することができる。同様に接合部Ｙを
光ファイバーに接続する際にもこの方法を適用すること
ができる。
組み立て中の点検のために使用され得るこの非破壊測
定は局在偏光結合のあらゆる検出、及び局在偏光結合を
検出すべき全光路の体系的及び実質的点検に適合可能で
ある。
定は局在偏光結合のあらゆる検出、及び局在偏光結合を
検出すべき全光路の体系的及び実質的点検に適合可能で
ある。
第１図は結合の場合に光路に沿って伝播される波連を示
し、第２図は本発明の偏光結合測定装置の概略図、第３
図は説明図、第４図は光源をファイバーと整列させるた
めの方法を示し、第５図は２本のファイバーを整列する
ための方法を示し、第６図は光分離器の現場での試験を
示す。 １……光源、２……光学系、10……測定装置、Ｃ……干
渉縞、Ｄ…検出器、Ｌ……ストリップ、M1,M2……ミラ
ー、Ｐ……偏光子、Ｓ……分離器、T1,T2……光路。
し、第２図は本発明の偏光結合測定装置の概略図、第３
図は説明図、第４図は光源をファイバーと整列させるた
めの方法を示し、第５図は２本のファイバーを整列する
ための方法を示し、第６図は光分離器の現場での試験を
示す。 １……光源、２……光学系、10……測定装置、Ｃ……干
渉縞、Ｄ…検出器、Ｌ……ストリップ、M1,M2……ミラ
ー、Ｐ……偏光子、Ｓ……分離器、T1,T2……光路。
Claims (9)
- 【請求項１】複屈折光学系における局在偏光結合を検出
する装置であって、偏光を複屈折光学系に入射させる光
源と、該光学系の複屈折軸と整列しないように配置され
ており該光学系から出て来る光を受容する偏光子と、該
偏光子の偏光出力を受容すべく該偏光子の後に配置さ
れ、一方の光路が可変の光路長を有するような二つの光
路を備えた干渉計と、前記可変の光路長を前記干渉計の
二つの光路長が等しくなる位置（Xo）における光路長か
ら変化させる手段と、前記干渉計内に設けられており前
記光路の一方を進んだ一次波連と他方の光路を進んだ結
合波連との間の干渉を検出し可変の光路の光路長の変化
を測定する手段と、前記二つの光路の光路長の差から算
定される位置ｚの点における結合のレベルに依存する前
記干渉縞のコントラストを検出する分析手段とを有する
ことを特徴とする複屈折光学系における局在偏光結合の
検出装置。 - 【請求項２】前記偏光子が前記光学系の複屈折軸に対し
て45゜の角度をなす軸を有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】ミラーの一つが、偏光子からの光路長を変
化させるべく光軸に沿って可動であるMichelson型の干
渉計を使用し、該変化は、結合点と偏光子との間の距離
の関数である請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】前記分析手段が、局在偏光結合から生じる
一次波連と結合波連との間の振幅の比を示す信号を提供
すべく干渉縞のコントラストを検出する手段を含む請求
項１に記載の装置。 - 【請求項５】複屈折光学系が２つの光学素子からなり、
該２つの光学素子の相対的向きを該２つの光学素子の接
合位置に依存する光路長の差により干渉計に生じる干渉
が最小になるように調整し、これにより該２つの光学素
子の複屈折軸が整列している請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】光源が超発光ダイオードである請求項５に
記載の装置。 - 【請求項７】前記光学素子の少くとも一方が偏光維持光
ファイバーであり、超発光ダイオードの発光側に該偏光
維持光ファイバーが向けられている請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】前記光学素子が互いに接続された２本の偏
光維持光ファイバーである請求項５に記載の装置。 - 【請求項９】複屈折光学系が複数の光学素子からなり、
偏光結合を最小にするようこれらの光学素子が整列され
る請求項５に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8703459 | 1987-03-13 | ||
| FR8703459A FR2612304B1 (fr) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Methode de detection des couplages de polarisation dans un systeme optique birefringent et son application a l'assemblage des composants d'un systeme optique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63250546A JPS63250546A (ja) | 1988-10-18 |
| JP2559248B2 true JP2559248B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=9348937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63058149A Expired - Fee Related JP2559248B2 (ja) | 1987-03-13 | 1988-03-11 | 複屈折光学系における局在偏光結合の検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893931A (ja) |
| EP (1) | EP0286466B1 (ja) |
| JP (1) | JP2559248B2 (ja) |
| DE (1) | DE3867675D1 (ja) |
| FR (1) | FR2612304B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108489640A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-09-04 | 天津大学 | 一种基于白光干涉的分布式动态应力频率测量方法 |
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